扩散连接中界面迁移机制研究.pdfVIP

!：苎垦兰曼窒： 壁量茎查兰丝童笙!塑!!塑兰!旦_ 文章编号：1002—025x(2003)01—0008_02 扩散连接中界面迁移机制研究 徐子文17，阮中健1，张桂林1，黄正1 (1．北京航宅航天大学材料科学与工程学院．北京100083；2华中科技大学激光技术国家重点实验室，湖北武汉 430063) 摘要：发现井研究了扩散连接过程中3种主要界面迁穆形式：1．化学谔炭晶界迁移；Ⅱ再结晶过程拉制界面迁移；Ⅲ超塑变形过程 控啻】彝面迁移。建立了一十球状晶体生长特理楗型木讨论扩散连接界面垃移中杂质的行为，井讨论了滞留乔面的杂质对连接的断裂 彤钝和力学性能盼影响。 美t讽：扩散连接；羿面迁移；机由l 中圈分类号：TC．453．9 文献标识码：A 随着先进扩散连接技术的深入研究．界面工程日益成为 非平衡组织，可提高同质材料的固态焊接性。 材料扩散连接中的重点课题和关键技术。目前，对扩散连接 的界面研究已经涉及连接区材科的超塑变形n)、新相形成瑚等 问题，但对界面行为仍缺乏基于材料本质特征的系统讨论。 本文基于扩散连接的必威体育精装版试验研究结果，讨论了扩散连接过 程中的界面迁移行为以及控制因素与机理，为扩散连接界面 改性方法和连接工艺提供理论依据。 706215kV5000× 1化学诱发晶界迁移行为 圈1 扩散盛接界面址的化学悸盘■再征暮现象 化学诱发晶界迁移现象(cIGM)最早并不是在焊接过程 2再结■过程控制界面迁移 中观察到的，HiJlent¨3等人在研究晶屏与扩散过程中发现一种 沿晶界到溶质源或从溶质源沿晶界的扩散过程，该过程引起 当两连接表面实现原于级别距离接触以后，界面医再结 了边界运动。本课题组在进行表面改性组织的扩散连接中发 晶过程将显著影响界面迁移过程。再结晶机制下连接界面的 明了谈教应，并利用该机制实现了材料的快速、低温扩散连 迁移驱动力由界面两侧的压力差提供，用只表示，只=27／R， 接。扩散连接按照两莲接表面材质是否相同可分为同质扩散 式中，y为表面张力；R为平均晶粒半径。 连接和异质扩散连接。对于异质扩散连接，由于界面两侧之 当在连接界面接触的晶粒大小相差较大时，根据吉布斯～ 间的化学成分差异造成的溶质浓度梯度，为连接界面处新相 场姆逊定理可推知，晶粒尺寸越小，分摊到的界面能越多， 的界面迁移提供了驱动力；对于非平衡组织／非平衡组织(如 其化学势越高。大晶粒将通过原子扩散逐渐合并小晶粒实现 过饱和固溶体)的同质扩散连接，界面处新相同界面两侧非 长大，图2为该生长过程界面迁移的简化模型，图中示出了杂 平衡组织之间的浓度差异提供r界面迁移的驱动力。CICM效质颗粒在界面迁移过翟中的3种不同运动形式，界面杂质的存 应力与界面区域溶质浓度分布等因素有关，具体的数值表达 在将影响界面迁移过程。 见文献[5]。 。 网1是低碳钢激光熔凝表面在710℃、15．68MPa下的连接 试样截面扫描电子显微照片。能谱成分分析表明，由于界面 两侧为碳的过饱和非平衡组织，在连接初期．新相在连接界 面处沿接头界面生长，在横向扩展生长的同时，界面受化学 诱发晶界迁移效应沿纵向生长，这种纵向生长对于实现接头 空隙快速闭合、提高接头强度是有利的。而对于平衡状态下 的同质扩散连接则不能形成该类界面迁移。因此，根据此原 、理，利用激光表面熔凝或熔覆的方法，将预连接表面改性为 朗2扩散连接界面区再结矗过程中界砥迁蒋示蠢图 图3丸低碳钢激光熔凝组织扩散连接区域的冉结晶组织显 收稿日期：2002—06—26 微照片，图中